漩涡式动力发电装置及具有该漩涡式动力发电装置的发电系统的制作方法
【专利摘要】一种漩涡式动力发电装置，包含一水箱，水箱形成一储水空间、一入水孔，及一高度低于入水孔高度的下排水孔，发电机设置于水箱，水轮机设置于储水空间内并可带动发电机运转发电，利用水流经由入水孔流入储水空间内的重力位能转换为纵向动能，并且通过水箱缓冲水流使其在下排水孔处形成漩涡进而产生横向动能以带动水轮机旋转，使水轮机驱动发电机运转发电，借此，使得漩涡式动力发电装置可应用的场合非常有弹性而不会受到地形或空间上的限制。
【专利说明】漩涡式动力发电装置及具有该漩涡式动力发电装置的发电系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种漩涡式动力发电装置，特别是涉及一种利用水流的重力位能转换为纵向动能，并且缓冲水流使其形成漩涡进而产生横向动能以驱动发电机发电的漩涡式动力发电装置及具有该漩涡式动力发电装置的发电系统。
【背景技术】
[0002]现有水力发电系统主要是利用水由高处流至低处所产生的重力位能变化转换为纵向动能，以驱动发电机运转发电。
[0003]现有水力发电系统大都是通过水流直接冲击水轮机的叶片以使其旋转，进而带动发电机运转，因此，水必需从具有一定高度的高处往下流，才能使水流具有足够的冲击力量驱使叶片旋转。若水由高处往低处流的高低落差不足时，有可能会造成水流的冲击力量过小而无法顺利地驱使叶片旋转，所以现有水力发电系统在设计上往往会受到地形或空间上的限制。
[0004]因此，如何构思一种利用水流的重力位能转换为纵向动能，并且缓冲水流使其形成漩涡进而产生横向动能以驱动发电机发电的发电装置，以克服现有水力发电系统所存在的缺陷，是本发明要进一步改进的主题。
【发明内容】
[0005]本发明的一目的，在于提供一种漩涡式动力发电装置，利用水流的重力位能转换为纵向动能，并且缓冲水流使其形成漩涡进而产生横向动能以驱动发电机运转发电，借此，使得漩涡式动力发电装置可应用的场合非常有弹性而不会受到地形或空间上的限制。
[0006]本发明的目的及解决【背景技术】问题是采用以下技术方案来实现的，依据本发明提出的镟润式动力发电装置，包含一水箱、一发电机，及一水轮机。
[0007]水箱形成一储水空间、一与储水空间相连通的入水孔，及一与储水空间相连通的下排水孔，下排水孔高度低于入水孔高度，发电机设置于水箱，水轮机设置于储水空间内并包括一与发电机连接的转轴，及一连接于转轴上且间隔位于下排水孔上方的叶轮，转轴沿一直立方向延伸，下排水孔的孔径小于叶轮的外径，通过入水孔流入储水空间内的水经过水箱缓冲，使得储水空间内的水经由下排水孔排出时所形成的漩涡产生横向动能带动叶轮旋转，叶轮带动转轴旋转以驱使发电机运转而产生电力。
[0008]本发明的目的及解决【背景技术】问题还可以采用以下技术手段进一步实现。
[0009]本发明的漩涡式动力发电装置，下排水孔中心是位于转轴的延伸方向上。
[0010]本发明的漩涡式动力发电装置，水箱包括一底壁，及一由底壁外周缘朝上延伸的围绕壁，底壁与围绕壁共同界定储水空间，底壁形成下排水孔，围绕壁形成入水孔。
[0011]本发明的漩涡式动力发电装置，叶轮包含一与转轴相连接的轮体、多片环设于轮体且与围绕壁相间隔的第一叶片，及多片环设于轮体且间隔位于下排水孔上方的第二叶片，通过入水孔流入储水空间内的水流会冲击叶轮的第一叶片并带动其旋转，储水空间内的水经由下排水孔排出时所形成的漩涡会带动叶轮的第二叶片旋转。
[0012]本发明的漩涡式动力发电装置，轮体包括一与转轴相连接的接合壁，及一连接于接合壁外周缘的周壁，接合壁具有一面向下排水孔的底面，所述第二叶片一体地凸设于底面，周壁由接合壁外周缘朝上并朝外倾斜延伸，周壁具有一面向围绕壁的外周面，所述第一叶片一体地凸设于外周面。
[0013]本发明的漩涡式动力发电装置，周壁还具有一相反于外周面且围绕于发电机外周围的内周面，叶轮还包含多片环设于内周面的第三叶片。
[0014]本发明的漩涡式动力发电装置，围绕壁形成一使储水空间与外部相连通的侧排水孔。
[0015]本发明的另一目的，在于提供一种具有漩涡式动力发电装置的发电系统，通过漩涡式动力发电装置利用水流的重力位能转换为纵向动能，并且缓冲水流使其形成漩涡进而产生横向动能以驱动发电机运转发电，借此，使得发电系统可应用的场合非常有弹性而不会受到地形或空间上的限制。
[0016]依据本发明提出的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，包括一供水装置及至少一个漩涡式动力发电装置。
[0017]供水装置包括一具有一定高度的载体、一设置于载体顶端的蓄水区，及一与蓄水区相连通的主出水管，漩涡式动力发电装置包含一水箱、一发电机，及一水轮机，水箱形成一储水空间、一与储水空间相连通的入水孔，及一与储水空间相连通的下排水孔，下排水孔高度低于入水孔高度，主出水管连接于入水孔，发电机设置于水箱，水轮机设置于储水空间内并包括一与发电机连接的转轴，及一连接于转轴上且间隔位于下排水孔上方的叶轮，转轴沿一直立方向延伸，下排水孔的孔径小于叶轮的外径，通过入水孔流入储水空间内的水经过水箱缓冲，使得储水空间内的水经由下排水孔排出时所形成的漩涡产生横向动能带动叶轮旋转，叶轮带动转轴旋转以驱使发电机运转而产生电力。
[0018]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，发电系统包括至少两个彼此上下堆叠在一起的漩涡式动力发电装置，及至少一个连接水管，供水装置的主出水管连接于所述漩涡式动力发电装置中的一位于最高位置的漩涡式动力发电装置的入水孔，连接水管包括一连接于较高位置的漩涡式动力发电装置的下排水孔的上连接部，及一连接于较低位置的漩涡式动力发电装置的入水孔的下连接部。
[0019]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，发电系统包括两个以上且彼此上下堆叠在一起的漩涡式动力发电装置，及多个连接水管，各连接水管连接于每两个上下相堆叠的漩涡式动力发电装置之间。
[0020]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，发电系统还包括一与所述漩涡式动力发电装置的发电机电连接的蓄电装置，蓄电装置用以储存所述漩涡式动力发电装置的发电机所产生的电力。
[0021]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，下排水孔中心是位于转轴的延伸方向上。
[0022]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，水箱包括一底壁，及一由底壁外周缘朝上延伸的围绕壁，底壁与围绕壁共同界定储水空间，底壁形成下排水孔，围绕壁形成入水孔。
[0023]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，叶轮包含一与转轴相连接的轮体、多片环设于轮体且与围绕壁相间隔的第一叶片，及多片环设于轮体且间隔位于下排水孔上方的第二叶片，通过入水孔流入储水空间内的水流会冲击叶轮的第一叶片并带动其旋转，储水空间内的水经由下排水孔排出时所形成的漩涡会带动叶轮的第二叶片旋转。
[0024]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，轮体包括一与转轴相连接的接合壁，及一连接于接合壁外周缘的周壁，接合壁具有一面向下排水孔的底面，所述第二叶片一体地凸设于底面，周壁由接合壁外周缘朝上并朝外倾斜延伸，周壁具有一面向围绕壁的外周面，所述第一叶片一体地凸设于外周面。
[0025]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，周壁还具有一相反于外周面且围绕于发电机外周围的内周面，叶轮还包含多片环设于内周面的第三叶片。
[0026]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，围绕壁形成一使储水空间与外部相连通的侧排水孔。
[0027]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，发电系统还包括一水量控制装置，水量控制装置包含一控制单元、多个分别设置于所述漩涡式动力发电装置的水箱上并与控制单元电连接的水位传感器，及多个分别设置于所述漩涡式动力发电装置的水箱上并与控制单元电连接的排水阀，各水位传感器用以感测对应的水箱的储水空间内的水位高度，各排水阀用以控制对应的水箱的下排水孔排水量，控制单元用以控制各排水阀开启程度。
[0028]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，水量控制装置还包含一设置于主出水管用以控制其出水量的第一控制阀，第一控制阀与控制单元电连接，控制单元用以控制第一控制阀开启的程度。
[0029]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，供水装置还包括一副出水管，副出水管包含一与蓄水区相连接的第一管体，及多个与第一管体相连接的第二管体，所述第二管体分别与位于最高位置的漩涡式动力发电装置下方的其余多个漩涡式动力发电装置的水箱相连接。
[0030]本发明的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，水量控制装置还包含多个分别设置于所述第二管体用以控制其出水量的第二控制阀，各第二控制阀与控制单元电连接，控制单元用以控制各第二控制阀开启的程度。
[0031]本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的有益效果在于:借由水箱、发电机及水轮机的设置，漩涡式动力发电装置能将水流的重力位能转换为纵向动能，并且缓冲水流使其形成漩涡进而产生横向动能以驱动发电机运转发电，借此，使得漩涡式动力发电系统可应用的场合非常有弹性而不会受到地形或空间上的限制。再者，通过至少两个彼此上下堆叠在一起的漩涡式动力发电装置设计，便能重复地利用水流的重力位能所转换的纵向动能，使得各个漩涡式动力发电装置都能利用水流的纵向动能经过缓冲以形成漩涡进而产生横向动能以驱动发电机运转发电。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的第一较佳实施例的示意图，说明供水装置、漩涡式动力发电装置、回收装置、蓄电装置及水量控制装置之间的连接关系;
[0033]图2是本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的第一较佳实施例的局部剖视示意图，说明漩涡式动力发电装置的水箱、水轮机及发电机之间的组装关系；
[0034]图3是本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的第一较佳实施例的漩涡式动力发电装置的立体图，说明发电机通过连接支臂锁固于水箱的支撑架上；
[0035]图4是本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的第一较佳实施例的水箱的俯视图；
[0036]图5是本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的第一较佳实施例的漩涡式动力发电装置的俯视图，说明经由入水孔流入储水空间内的水会沿着轮体周缘的切线方向高速冲击第一叶片，以带动第一叶片旋转；
[0037]图6是本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的第一较佳实施例的漩涡式动力发电装置的局部立体图，说明叶轮的轮体与第一叶片及第二叶片之间的连接关系；
[0038]图7是本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的第一较佳实施例的局部剖视示意图，说明水通过下排水孔排出时所产生的漩涡带动第二叶片旋转；
[0039]图8是本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的第二较佳实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0040]有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的二个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。通过【具体实施方式】的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附附图只是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
[0041 ] 在本发明被详细描述前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表不。
[0042]如图1所示，是本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的第一较佳实施例，该发电系统100包括一供水装置1，及至少一个漩涡式动力发电装置2。
[0043]如图1、图2及图3所示，供水装置I包括一具有一定高度的载体11、一设置于载体11顶端的蓄水区12，及一与蓄水区12相连通的主出水管13，在本实施例中，载体11为一高塔，蓄水区12为一水桶。镟润式动力发电装置2包含一水箱21、一发电机22,及一水轮机23。水箱21形成一储水空间211、一与储水空间211相连通的入水孔212，及一与储水空间211相连通的下排水孔213，下排水孔213高度低于入水孔212高度，供水装置I的主出水管13连接于入水孔212，借此，主出水管13能将蓄水区12内的水经由入水孔212输送至漩涡式动力发电装置2的储水空间211内。
[0044]发电机22设置于水箱21,水轮机23设置于储水空间211内并包括一与发电机22连接的转轴230，及一连接于转轴230上且间隔位于下排水孔213上方的叶轮231，转轴230沿一直立方向Z延伸，且下排水孔213的孔径Dl小于叶轮231的外径D2。通过入水孔212流入储水空间211内的水流会冲击叶轮231使其旋转，且水流会冲击水箱21，水箱21会缓冲水流使其经由下排水孔213排出时所形成的漩涡E(如图7所示)产生横向动能带动叶轮231旋转，使得叶轮231带动转轴230旋转以驱使发电机22运转而产生电力。借此，漩涡式动力发电装置2能将水流的重力位能转换为纵向动能，并且缓冲水流使其形成漩涡E进而产生横向动能以驱动发电机22运转发电，使得漩涡式动力发电装置2可应用的场合非常有弹性而不会受到地形或空间上的限制。
[0045]进一步地，发电系统100可包括至少两个彼此上下堆叠在一起的漩涡式动力发电装置2，以及至少一个连接水管3。供水装置I的主出水管13连接于所述漩涡式动力发电装置2中的一位于最高位置的漩涡式动力发电装置2的入水孔212，连接水管3包括一上连接部31及一下连接部32，上连接部31连接于较高位置的漩涡式动力发电装置2的下排水孔213，下连接部32连接于较低位置的漩涡式动力发电装置2的入水孔212，连接水管3能将较高位置的漩涡式动力发电装置2的下排水孔213所排出的水导流至较低位置的漩涡式动力发电装置2的储水空间211内，以带动较低位置的漩涡式动力发电装置2的水轮机23旋转，进而带动另一个发电机22运转，借此，使得经由主出水管13所输出的水流能依序带动上下堆叠的漩涡式动力发电装置2的水轮机23旋转。
[0046]通过至少两个彼此上下堆叠在一起的漩涡式动力发电装置2设计，能重复地利用水流的重力位能所转换的纵向动能，使得各个漩涡式动力发电装置2都能利用水流的纵向动能经过缓冲以形成漩涡E进而产生横向动能并驱动发电机22运转发电。借此，发电系统100可应用在例如为工厂等空间较小的场合，或者是例如为水坝等空间较大的场合，使得应用上非常有弹性而不会受到地形或空间上的限制。再者，能有效地克服现有水力发电系统中，水流的重力位能变化所转换的纵向动能只能一次性地提供水轮机旋转所需的动力，接着水流就会被直接排出至外部，导致纵向动能无法重复地被利用的问题。
[0047]以下将针对发电系统100及其漩涡式动力发电装置2的具体构造与作动方式进行详细说明:
[0048]如图1及图2所示，具体而言，在本实施例中，发电系统100是包括两个以上且彼此上下堆叠在一起的漩涡式动力发电装置2，及多个连接水管3。各连接水管3呈螺旋状地连接于每两个上下相堆叠的漩涡式动力发电装置2之间，用以将较高位置的漩涡式动力发电装置2的储水空间211内的水导流至较低位置的漩涡式动力发电装置2的储水空间211内，使得水流能由上而下地依序带动所述漩涡式动力发电装置2的水轮机23旋转。需说明的是，本实施例的发电系统100是以应用在工厂的场合为例作说明，漩涡式动力发电装置2数量是以五个为例，而连接水管3数量是以四个为例，连接水管3的数量会随着漩涡式动力发电装置2的数量不同而对应地作调整。当然，漩涡式动力发电装置2的使用数量可依照发电系统100应用的场合、地形，以及所需产生的电力等实际需求而有所变更，并不以本实施例所揭露的数量为限。
[0049]如图2、图3及图4所示，各漩涡式动力发电装置2的水箱21包括一底壁214，及一由底壁214外周缘朝上延伸的围绕壁215，底壁214与围绕壁215共同界定储水空间211，底壁214形成下排水孔213，围绕壁215形成入水孔212，经由入水孔212流入储水空间211内的水流会冲击底壁214，底壁214会缓冲水流的流速，使得水流经由下排水孔213流出时能形成漩涡E。本实施例的下排水孔213的中心C是位于水轮机23的转轴230的延伸方向上(也就是位在直立方向Z上)，储水空间211内的水经由下排水孔213排出时所形成的漩涡E(如图7所示)相当于是以转轴230为轴心并绕转轴230旋转。由于漩涡E与叶轮231的旋转中心一致，因此，漩涡E能顺畅地带动叶轮231旋转。[0050]发电机22包括一位于储水空间211内的本体221，及一套设于本体221上的固定件222，水轮机23的转轴230与本体221的转子(图未示)相连接，转轴230可带动转子旋转而使本体221发电。水箱21还包括多个环设于围绕壁215外壁面的支撑架216，固定件222具有多根连接支臂223，各连接支臂223通过例如为螺丝锁固的方式锁固于对应的支撑架216上，使得发电机22能稳固地结合于水箱21，并使本体221悬吊在储水空间211内。
[0051]如图2、图5及图6所示，水轮机23的叶轮231包含一与转轴230相连接的轮体232、多片环设于轮体232且与围绕壁215相间隔的第一叶片233，及多片环设于轮体232且间隔位于下排水孔213上方的第二叶片234。经由入水孔212流入储水空间211内的冲击水流I会沿着轮体232周缘的切线方向高速冲击第一叶片233，以带动第一叶片233旋转，而储水空间211内的水经由下排水孔213排出时所形成的漩涡E(如图7所示)则会带动第二叶片234旋转。通过不同形式的冲击水流I及漩涡E能分别对第一叶片233及第二叶片234施力以带动其旋转，借此，能有效地提升带动叶轮231旋转的力量，并能增进叶轮231的转速，使得叶轮231能更顺畅地旋转并通过转轴230带动发电机22的本体221运转。
[0052]更具体地，轮体232包括一与转轴230相连接的接合壁235，及一连接于接合壁235外周缘的周壁236，接合壁235具有一面向下排水孔213的底面237，所述第二叶片234一体地凸设于接合壁235的底面237，借此，使得第二叶片234与接合壁235之间的连接强度较佳，以避免第二叶片234被漩涡E带动旋转时产生断裂或歪斜的情形。周壁236是由接合壁235外周缘朝上并朝外倾斜延伸，周壁236呈倒锥状且围绕在发电机22的本体221外周围，用以保护发电机22的本体221，以避免储水空间211内的水渗入本体221内进而造成发电机22受损的情形产生。周壁236具有一面向围绕壁215的外周面238，所述第一叶片233 —体地凸设于周壁236的外周面238，借此，使得第一叶片233与周壁236之间的连接强度较佳，以避免第一叶片233被冲击水流I高速冲击时产生断裂或歪斜的情形。再者，通过周壁236呈倒锥状的设计，除了能效地阻挡储水空间211内的水渗入发电机22的本体221外，还能使得第一叶片233在设计时其整体面积可作的较大，借此，能增加第一叶片233受冲击水流I冲击时的接触面积。此外，周壁236还具有一相反于外周面238且围绕于发电机22的本体221外周围的内周面239，叶轮231还包含多片环设于内周面239的第三叶片240，通过叶轮231旋转时第三叶片240所产生的风力对发电机22的本体221散热，能降低发电机22的本体221运转时的温度。
[0053]如图1所示，发电系统100还包括一回收装置4及一蓄电装置5。回收装置4包含一设置于所述漩涡式动力发电装置2中的一位于最低位置的漩涡式动力发电装置2下方的储水容器41，储水容器41通过一水管42与最低位置的漩涡式动力发电装置2的下排水孔213 (如图2所示)相连接，使得前述漩涡式动力发电装置2的水箱21内的水可经由水管42流至储水容器41内。储水容器41可通过一输水管(图未示)将水输送至工厂内需用水的地方，并且可通过一回流水管43与蓄水区12相连接，借由一抽水帮浦44将储水容器41内的水经由回流水管43抽送至蓄水区12内，使得部分的水得以持续地被循环利用，以提供漩涡式动力发电装置2动力使其能持续且稳定地产生电力。蓄电装置5与所述漩涡式动力发电装置2的发电机22的本体221 (如图2所示)电连接，用以储存所述漩涡式动力发电装置2的发电机22所产生的电力。
[0054]如图1及图2所示，发电系统100还包括一水量控制装置6，水量控制装置6用以控制各个漩涡式动力发电装置2的水箱21的储水空间211内的水量，使各个漩涡式动力发电装置2的储水空间211内的水位能保持一定的高度以形成大小相当的漩涡E带动发电机22运转，借此，使各个漩涡式动力发电装置2的发电机22所产生的发电功率能很稳定。
[0055]具体而言，本实施例的水量控制装置6包含一控制单元61、多个分别设置于所述漩涡式动力发电装置2的水箱21上的水位传感器62，及多个分别设置于所述漩涡式动力发电装置2的水箱21上的排水阀63。本实施例的控制单元61是以计算机为例作说明。各水位传感器62通过一导线(图未示)与控制单元61电连接，各水位传感器62用以感测对应水箱21的储水空间211内的水位高度，各水位传感器62感测水位高度后能对应地产生一感测讯号并通过导线传输至控制单元61，以使控制单元61能判断各漩涡式动力发电装置2的储水空间211内的水位高度。
[0056]各排水阀63设置于对应水箱21的底壁214，用以控制水箱21的下排水孔213排水量。各排水阀63通过一导线(图未示)与控制单元61电连接，控制单元61用以控制各排水阀63开启程度。当其中任一个漩涡式动力发电装置2的储水空间211内的水位高度高于一预设水位高度时，水位传感器62所产生的感测讯号能使控制单元61判断出水位高于预设水位高度的程度，控制单元61会产生对应的控制讯号控制排水阀63开启较大些，以增加下排水孔213的排水量，使储水空间211内的水位高度能保持在与预设水位高度相同或接近的状态，以确保储水空间211内的水经由下排水孔213排出时能形成漩涡E(如图7所示)以带动叶轮231旋转。借此，能避免储水空间211内的水位高度过高而无法形成漩润E的情形发生。
[0057]水量控制装置6还包含一设置于主出水管13用以控制其出水量的第一控制阀64，第一控制阀64通过一导线(图未示)与控制单元61电连接，控制单元61用以控制第一控制阀64开启的程度。当最高位置的漩涡式动力发电装置2的储水空间211内的水位高度低于预设水位高度时，设置在最高位置的漩涡式动力发电装置2的水位传感器62所产生的感测讯号能使控制单元61判断出水位低于预设水位高度的程度，控制单元61会产生对应的控制讯号控制第一控制阀64开启较大些，以增加主出水管13出水量，使储水空间211内的水位高度能保持在与预设水位高度相同或接近的状态，以确保储水空间211内的水经由下排水孔213排出时所形成的漩涡E具有足够的力量带动叶轮231旋转。
[0058]进一步地，供水装置I还包括一副出水管14，副出水管14包含一与蓄水区12相连接的第一管体141，及多个与第一管体141相连接的第二管体142，所述第二管体142分别与位于最高位置的漩涡式动力发电装置2下方的其余多个漩涡式动力发电装置2的水箱21的围绕壁215相连接，用以将第一管体141所输出的水输送至储水空间211内，以对位于最高位置的漩涡式动力发电装置2下方的其余多个漩涡式动力发电装置2的水箱21进行补水。
[0059]水量控制装置6还包含多个分别设置于所述第二管体142的第二控制阀65，各第二控制阀65用以控制对应的第二管体142出水量，各第二控制阀65通过一导线(图未示)与控制单元61电连接，控制单元61用以控制各第二控制阀65开启的程度。当位于最高位置的漩涡式动力发电装置2下方的其余多个漩涡式动力发电装置2的其中一个漩涡式动力发电装置2的储水空间211内的水位高度低于预设水位高度时，设置在该漩涡式动力发电装置2的水位传感器62所产生的感测讯号能使控制单元61判断出水位低于预设水位高度的程度，控制单元61会产生对应的控制讯号控制对应的第二控制阀65开启较大些，以增加对应的第二管体142出水量，使储水空间211内的水位高度能保持在与预设水位高度相同或接近的状态，以确保储水空间211内的水经由下排水孔213排出时所形成的漩涡E具有足够的力量带动叶轮231旋转。
[0060]进一步地，各漩涡式动力发电装置2的水箱21的围绕壁215形成一侧排水孔217，侧排水孔217使储水空间211与外部相连通，本实施例的侧排水孔217高度略高于前述的预设水位高度，侧排水孔217通过水管(图未示)与储水容器41相连通。通过侧排水孔217的设置，当水位传感器62、排水阀63、第一控制阀64或第二控制阀65其中任一个控制异常而导致注入储水空间211内的水量过多时，侧排水孔217能将高于预设水位高度的水排至储水容器41内，借此，以避免储水空间211内的水位过满而淹没发电机22的本体221的情形产生。
[0061]例如当位于最高位置的漩涡式动力发电装置2的储水空间211内的水量过低时，水位传感器62所产生的感测讯号能使控制单元61驱使第一控制阀64开启程度较大，以增加经由主出水管13流入储水空间211内的水量；例如当位于次高位置的漩涡式动力发电装置2的储水空间211内的水量过低时，水位传感器62所产生的感测讯号能使控制单元61驱使对应的第二控制阀65开启程度较大，以增加经由对应的第二管体142流入储水空间211内的水量。通过水量控制装置6的控制单元61与水位传感器62、第一控制阀64、第二控制阀65以及排水阀63相互配合的设计，能控制各个漩涡式动力发电装置2的储水空间211内的水位保持在一定的预设水位高度，以形成大小相当的漩涡E带动发电机22运转，借此，使得各个漩涡式动力发电装置2的发电机22所产生的发电功率能很稳定。
[0062]如图1、图2及图5所示，发电系统100在运作时，主出水管13会将蓄水区12内的水输送至最高位置的漩涡式动力发电装置2的水箱21内，水流会先带动最高位置的漩涡式动力发电装置2的水轮机23旋转，以使水轮机23带动发电机22的本体221运转并产生电力。接着，水流会通过连接水管3输送至第二层的漩涡式动力发电装置2的水箱21内以带动另一个水轮机23旋转，使该水轮机23带动另一个发电机22的本体221运转并产生电力。水流会由上而下地依序带动每一层的漩涡式动力发电装置2的水轮机23旋转，最后，水流会流至最底层的储水空间41内。若工厂内部需用水时，可通过输水管将储水空间41内部分的水输出以供使用，而储水空间41内另一部分的水则借由抽水帮浦44的抽送而回流至蓄水区12内，使得水得以持续地被循环利用。通过一输水管15输水至蓄水区12内以补充蓄水区12内的水量，使蓄水区12内的水量能保持在一固定的量；若工厂内部未使用水的状况下，则储水空间41内全部的水都可借由抽水帮浦44的抽送而回流至蓄水区12内。借此，水流能持续不断地提供漩涡式动力发电装置2动力使其能持续且稳定地产生电力。
[0063]图5是例如为第二层的漩涡式动力发电装置2的俯视图，经由入水孔212流入储水空间211内的冲击水流I会沿着轮体232周缘的切线方向高速冲击第一叶片233，以带动第一叶片233沿箭头V方向旋转，同时参阅图7，冲击水流I冲击到底壁214时，底壁214会缓冲冲击水流I的流速，使得储水空间211内的水经由下排水孔213排出时所形成的漩涡E产生横向动能带动第二叶片234旋转，借此，能有效地提升带动叶轮231旋转的力量，并能增进叶轮231转速，使得叶轮231能更顺畅地旋转并通过转轴230带动发电机22的本体221运转。特别说明的是，各漩涡式动力发电装置2的水箱21及其下排水孔213的大小会影响漩涡E形成的大小，因此，若需要使发电机22产生较大的发电功率，则水箱21及其下排水孔213需设计得较大，以使漩涡E产生足够的动能带动叶轮231旋转，使叶轮231能顺利带动发电机22运转。
[0064]如图8所示，是本发明具有漩涡式动力发电装置的发电系统的第二较佳实施例，发电系统110的整体结构与作动方式大致与第一较佳实施例相同，但供水装置I’结构略有不同。
[0065]在本实施例中，发电系统110是应用在例如为水坝的场合，供水装置I’的载体11’为一具有一定高度的山坡，蓄水区12’为一形成于载体11’顶端的蓄水池。发电系统110包括一排放装置7，排放装置7包含一设置于所述漩涡式动力发电装置2中的一位于最低位置的漩涡式动力发电装置2下方的储水容器71，储水容器71通过一水管72与最低位置的漩涡式动力发电装置2的水箱21的下排水孔(图未示)相连接，使得前述漩涡式动力发电装置2的水箱21内的水可经由水管72流至储水容器71内，并且经由一排水管73排放至外部。归纳上述，各实施例发电系统100、110的漩涡式动力发电装置2，借由水箱21、发电机22及水轮机23的设置，漩涡式动力发电装置2能将水流的重力位能转换为纵向动能，并且缓冲水流使其形成漩涡E进而产生横向动能以驱动发电机22运转发电，借此，使得漩涡式动力发电系统100、110可应用的场合非常有弹性而不会受到地形或空间上的限制。再者，通过至少两个彼此上下堆叠在一起的漩涡式动力发电装置2设计，便能重复地利用水流的重力位能所转换的纵向动能，使得各个漩涡式动力发电装置2都能利用水流的纵向动能经过缓冲以形成漩涡E进而产生横向动能以驱动发电机22运转发电，确实能达到本发明的目的。
【权利要求】
1.一种漩涡式动力发电装置；其特征在于: 该镟润式动力发电装置包含一水箱、一发电机，及一水轮机，该水箱形成一储水空间、一与该储水空间相连通的入水孔，及一与该储水空间相连通的下排水孔，该下排水孔高度低于该入水孔高度，该发电机设置于该水箱，该水轮机设置于该储水空间内并包括一与该发电机连接的转轴，及一连接于该转轴上且间隔位于该下排水孔上方的叶轮，该转轴沿一直立方向延伸，该下排水孔的孔径小于该叶轮的外径，通过该入水孔流入该储水空间内的水经过该水箱缓冲，使得该储水空间内的水经由该下排水孔排出时所形成的漩涡产生横向动能带动该叶轮旋转，该叶轮带动该转轴旋转以驱使该发电机运转而产生电力。
2.根据权利要求1所述的漩涡式动力发电装置，其特征在于:该下排水孔中心是位于该转轴的延伸方向上。
3.根据权利要求2所述的漩涡式动力发电装置，其特征在于:该水箱包括一底壁，及一由该底壁外周缘朝上延伸的围绕壁，该底壁与该围绕壁共同界定该储水空间，该底壁形成该下排水孔，该围绕壁形成该入水孔。
4.根据权利要求3所述的漩涡式动力发电装置，其特征在于:该叶轮包含一与该转轴相连接的轮体、多片环设于该轮体且与该围绕壁相间隔的第一叶片，及多片环设于该轮体且间隔位于该下排水孔上方的第二叶片，通过该入水孔流入该储水空间内的水流会冲击该叶轮的第一叶片并带动其旋转，该储水空间内的水经由该下排水孔排出时所形成的漩涡会带动该叶轮的第二叶片旋转。
5.根据权利要求4所述的漩涡式动力发电装置，其特征在于:该轮体包括一与该转轴相连接的接合壁，及一连接于该接合壁外周缘的周壁，该接合壁具有一面向该下排水孔的底面，所述第二叶片一体地凸设于该底面，该周壁由该接合壁外周缘朝上并朝外倾斜延伸，该周壁具有一面向该围绕壁的外周面，所述第一叶片一体地凸设于该外周面。`
6.根据权利要求5所述的漩涡式动力发电装置，其特征在于:该周壁还具有一相反于该外周面且围绕于该发电机外周围的内周面，该叶轮还包含多片环设于该内周面的第三叶片。
7.根据权利要求3所述的漩涡式动力发电装置，其特征在于:该围绕壁形成一使该储水空间与外部相连通的侧排水孔。
8.一种具有漩涡式动力发电装置的发电系统；其特征在于: 该发电系统包括一供水装置及至少一个漩涡式动力发电装置，该供水装置包括一具有一定高度的载体、一设置于该载体顶端的蓄水区，及一与该蓄水区相连通的主出水管，该漩润式动力发电装置包含一水箱、一发电机，及一水轮机，该水箱形成一储水空间、一与该储水空间相连通的入水孔，及一与该储水空间相连通的下排水孔，该下排水孔高度低于该入水孔高度，该主出水管连接于该入水孔，该发电机设置于该水箱，该水轮机设置于该储水空间内并包括一与该发电机连接的转轴，及一连接于该转轴上且间隔位于该下排水孔上方的叶轮，该转轴沿一直立方向延伸，该下排水孔的孔径小于该叶轮的外径，通过该入水孔流入该储水空间内的水经过该水箱缓冲，使得该储水空间内的水经由该下排水孔排出时所形成的漩涡产生横向动能带动该叶轮旋转，该叶轮带动该转轴旋转以驱使该发电机运转而产生电力。
9.根据权利要求8所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该发电系统包括至少两个彼此上下堆叠在一起的漩涡式动力发电装置，及至少一个连接水管，该供水装置的该主出水管连接于所述漩涡式动力发电装置中的一位于最高位置的漩涡式动力发电装置的入水孔，该连接水管包括一连接于较高位置的该漩涡式动力发电装置的下排水孔的上连接部，及一连接于较低位置的该漩涡式动力发电装置的入水孔的下连接部。
10.根据权利要求9所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该发电系统包括两个以上且彼此上下堆叠在一起的漩涡式动力发电装置，及多个连接水管，各连接水管连接于每两个上下相堆叠的漩涡式动力发电装置之间。
11.根据权利要求9或10所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该发电系统还包括一与所述漩涡式动力发电装置的发电机电连接的蓄电装置，该蓄电装置用以储存所述漩涡式动力发电装置的发电机所产生的电力。
12.根据权利要求8、9或10所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该下排水孔中心是位于该转轴的延伸方向上。
13.根据权利要求12所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该水箱包括一底壁，及一由该底壁外周缘朝上延伸的围绕壁，该底壁与该围绕壁共同界定该储水空间，该底壁形成该下排水孔，该围绕壁形成该入水孔。
14.根据权利要求13所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该叶轮包含一与该转轴相连接的轮体、多片环设于该轮体且与该围绕壁相间隔的第一叶片，及多片环设于该轮体且间隔位于该下排水孔上方的第二叶片，通过该入水孔流入该储水空间内的水流会冲击该叶轮的第一叶片并带动其旋转，该储水空间内的水经由该下排水孔排出时所形成的漩涡会带动该叶轮的第二叶片旋转。
15.根据权利要求14所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该轮体包括一与该转轴相连接的接合壁，及一连接于该接合壁外周缘的周壁，该接合壁具有一面向该下排水孔的底面，所述第二叶片一体地凸设于该底面，该周壁由该接合壁外周缘朝上并朝外倾斜延伸，该周壁具有一面向该围绕壁的外周面，所述第一叶片一体地凸设于该外周面。
16.根据权利要求15所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该周壁还具有一相反于该外周面且围绕于该发电机外周围的内周面，该叶轮还包含多片环设于该内周面的第三叶片。
17.根据权利要求13所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该围绕壁形成一使该储水空间与外部相连通的侧排水孔。
18.根据权利要求10所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该发电系统还包括一水量控制装置，该水量控制装置包含一控制单元、多个分别设置于所述漩涡式动力发电装置的水箱上并与该控制单元电连接的水位传感器，及多个分别设置于所述漩涡式动力发电装置的水箱上并与该控制单元电连接的排水阀，各水位传感器用以感测对应的该水箱的储水空间内的水位高度，各排水阀用以控制对应的该水箱的下排水孔排水量，该控制单元用以控制各排水阀开启程度。
19.根据权利要求18所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该水量控制装置还包含一设置于该主出水管用以控制其出水量的第一控制阀，该第一控制阀与该控制单元电连接，该控制单元用以控制该第一控制阀开启的程度。
20.根据权利要求19所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该供水装置还包括一副出水管，该副出水管包含一与该蓄水区相连接的第一管体，及多个与该第一管体相连接的第二管体，所述第二管体分别与位于最高位置的该漩涡式动力发电装置下方的其余多个漩涡式动力发电装置的水箱相连接。
21.根据权利要求20所述的具有漩涡式动力发电装置的发电系统，其特征在于:该水量控制装置还包含多个分别设置于 所述第二管体用以控制其出水量的第二控制阀，各第二控制阀与该控制单元电连接，该控制单元用以控制各第二控制阀开启的程度。
【文档编号】F03B11/00GK103452737SQ201210175235
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】潘怡安 申请人:潘怡安